7月8日,南水北調(diào)中線工程最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)工程——穿黃隧洞工程開(kāi)始掘進(jìn)。作為人類(lèi)歷史上最宏大的穿越大江大河的工程,在黃河水下最深40米打兩條3450米長(zhǎng)的隧洞,隧洞將如何挖掘?挖掘過(guò)程中各種難題將如何解決?
盾構(gòu)機(jī):
身高9米
中鐵十六局集團(tuán)穿黃工程項(xiàng)目部盾構(gòu)副經(jīng)理王建永介紹,黃河隧洞工程掘進(jìn)的主力,是德國(guó)公司專(zhuān)門(mén)為穿黃工程制造的泥水平衡盾構(gòu)機(jī),在世界范圍內(nèi)都可謂獨(dú)一無(wú)二。
盾構(gòu)機(jī)高9米,相當(dāng)于3層樓房;長(zhǎng)100多米,像一列小火車(chē);動(dòng)力系統(tǒng)由10個(gè)110千瓦的電動(dòng)機(jī)組成,相當(dāng)于15輛捷達(dá)轎車(chē)的動(dòng)力。由于在水下工作,整個(gè)機(jī)器都是封閉的,工人如何吃飯、如廁呢?
王建永介紹,盾構(gòu)機(jī)的配套設(shè)施中,備有衛(wèi)生間,還有休息室和咖啡屋。機(jī)器后側(cè)連接了一個(gè)直徑1米的管道,負(fù)責(zé)往機(jī)器里送風(fēng)、抽風(fēng)。小便等廢物都通過(guò)處理系統(tǒng),和沙石、泥漿一起排到洞外。
盾構(gòu)機(jī)的施工面就像一只電動(dòng)剃須刀,直徑為9米,中間是電動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán),轉(zhuǎn)盤(pán)上安裝有數(shù)組傾斜的刀片。盾構(gòu)機(jī)作業(yè)期間,河面上的船只、地面上勞作的農(nóng)民將毫無(wú)知覺(jué)。
破碎設(shè)備:
巖石樹(shù)根“通吃”
黃河河床上淤積的石料、體積巨大的古木,對(duì)施工階段的盾構(gòu)機(jī)將構(gòu)成嚴(yán)重威脅。盾構(gòu)機(jī)能斗得過(guò)這些巖石、樹(shù)根嗎?
穿黃工程所使用的盾構(gòu)機(jī)刀片,雖然經(jīng)過(guò)特殊耐磨設(shè)計(jì),可還是無(wú)法應(yīng)付作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)的巖石和樹(shù)根。而在盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)過(guò)程中,又無(wú)法更換新刀片。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)者的反復(fù)推敲,最終決定,給這兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)安裝了特別的破碎設(shè)備。
盾構(gòu)機(jī)前進(jìn)途中,如果檢測(cè)發(fā)現(xiàn)前方有大石塊和老樹(shù)根,就立即暫停刀片的運(yùn)轉(zhuǎn),破碎設(shè)備就會(huì)“領(lǐng)命出戰(zhàn)”,遇到巖石,不把它絞成碎末,也會(huì)把它擊碎成小顆粒。在石塊和樹(shù)根被絞碎后,刀片才會(huì)被再次啟動(dòng)。
防漏措施:
滴水不進(jìn)
在隧洞掘進(jìn)過(guò)程中,是否會(huì)發(fā)生滲水或坍塌呢?有關(guān)專(zhuān)家稱(chēng),這種擔(dān)心大可不必。
據(jù)了解,盾構(gòu)機(jī)每前進(jìn)1.6米,就要停下來(lái)“喘口氣”,施工人員要馬上給挖出的隧洞安裝鋼筋混凝土管片,7片弧形的管片緊貼隧洞一圈,正好是一個(gè)大圓。管片完全由鋼筋混凝土澆筑,厚度達(dá)40厘米,完全可以支撐整個(gè)隧洞壓力,不會(huì)發(fā)生坍塌。
隧洞有三層防漏保護(hù)措施:首先是外部的管片,兩個(gè)管片通過(guò)插槽連接在一起,除了管片用防水材料制成外,邊緣地方都有橡膠條,這種橡膠條遇水就會(huì)膨脹,把管片連接得無(wú)一點(diǎn)縫隙,外部的水、泥沙根本進(jìn)不來(lái)。
除了外部管片,中間還有一層鋼絲網(wǎng),鋼絲網(wǎng)上面有保護(hù)膜,起到第二層防護(hù)作用;隧洞的內(nèi)襯是第三層保護(hù)層,無(wú)縫,一滴水都漏不進(jìn)來(lái)。
檢修保養(yǎng):
3~5年修一次
河底隧洞建成通水后,隧洞在地下,如何檢修呢?黃河南岸豎井800米傾斜隧洞,就是為此而特別設(shè)計(jì)建造的。
3450米的直隧洞,只允許有千分之一的傾斜度,而最后的800米傾斜隧洞,傾斜度高達(dá)4.91%。在黃河南岸豎井的地下32米處,盾構(gòu)機(jī)工作面就要向上傾斜,直到800米隧洞打通。
隧洞建成后,每年有15~30天檢修期,每3~5年將安排一次大修,半年左右放空隧洞的水檢查一次。檢修時(shí),先將黃河南岸隧洞入口處的閘門(mén)關(guān)閉,然后將隧洞的水排出,檢修車(chē)就可沿著傾斜隧洞直接進(jìn)入。